舟山地区工程地质特点分析

舟山地区工程地质特点分析

0地质、环境特征及岩土工程条件项目测量应按照建设项目的要求，根据现场技术的地质特点，采取有效的方法和手段，了解、分析和评价建筑面积的地质、环境和土木工程条件。舟山地区位于浙江东北部海域,由1390多个大小不等的岛屿组成,属于大陆边缘地貌中的大陆岛。由于本区工程地质条件的特殊性,给工程勘察带来一些困难,我们针对具有代表性的若干问题进行分析研究,并提出相应解决问题的对策,以利于今后类似地区的工程勘察。1舟山地区的技术特点1.1次级地表地貌本区为火山岩、侵入岩类硬质岩石组成的海岛丘陵地貌,地势中部高、四周低,从岛屿内部向四周海岸,依次发育有构造剥蚀侵蚀低丘、海积平原、海岸带等地貌类型,各类中的次级地貌又有很多种。其显著的特点是地貌反差强度较大(地貌反差强度是指在一定的水平距离内,地表高差的变化),舟山本岛地表坡降6.3%~15.5%,最大达37.6%(岛内最高处黄杨尖至海岸),较我国东部沿海地区平均坡降要大很多。因此,造成不同地貌类型及第四纪沉积环境和沉积物变化较迅速。1.2基岩结构及工程地质特征第四纪沉积物的形成受地质营力、地貌和沉积环境的影响,本区第四纪岩土层的主要特点是:(1)全新世淤泥质土广泛分布。海积平原普遍分布有厚10~30m的全新世淤泥质土,最大厚度达50~60m。它们具有含水量高、孔隙比高、压缩性高、抗剪强度低、承载力低、渗透性低,触变性强、流变性强的“三高三低两强”的工程特性。(2)中、上更新统粉质粘土硬土层(桩基持力层)之中,常有厚薄不等的软塑—软可塑状粉质粘土呈软弱层产出。(3)碎石土分布较普遍,其中部分有孤石存在。本区中、上更新统底部,赋存有碎石土或砾砂,在低丘坡麓带及其与海积平原过渡地段最为常见,其厚度变化大、分布不稳定,常呈透镜状产出,其中常有砾径较大的块石呈坚硬的孤石存在。(4)基岩顶面坡度较大。一般大于15°,并常呈不规则波状起伏;海积平原及海岸带局部地段有被掩埋的岩礁及海蚀崖,造成第四系之下基岩顶面的异常起伏,详勘时很难控制其变化规律。2工程勘察的问题解决和对策本区工程勘察中常见的问题,主要是与嵌岩桩有关的基岩勘察问题;其次,与持力层内的软弱夹层有关,常见问题及对策简述如下。2.1岩石矿物成分测定这是工程勘察及嵌岩桩施工中争议最大、最多的问题,由于不同风化程度的岩石往往呈逐变过渡而无明显界线,加上判别标准不易掌握,更增加了判别的难度。不同程度风化岩石的判别方法有定性与定量两大类方法(详见表1),定性方法是通过简易方法在现场鉴别岩石露头、钻孔中的岩芯或岩屑;定量方法是测定风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度及岩石压缩波之比得到。在勘察现场,可以根据表1中定性标志综合判断;对于大型、重要工程,还应配合波速及岩石抗压强度测试进行精确划分。另外,在勘察及嵌岩桩成桩试验时,还可以根据钻进速率—深度曲线来判断岩石的风化程度,基岩中钻进速率—深度曲线上的拐点,就是不同风化程度岩石的分界线。如某工程嵌岩桩钻进速率—深度曲线(见图1),拐点反映中等风化岩石中钻进速率≤10cm/h。2.2孤石与基岩地层条件由于本区基岩之上的第四系中、上更新统碎石土中常常含有孤石,在采用基岩作为桩基持力层时,经常会遇到基岩与孤石的判别问题。工程勘察中一旦将孤石误判为基岩,将导致桩基施工中桩端未真正进入基岩,造成桩基承载力不足、沉降过大、桩端土产生剪切破坏的严重后果,例如东港某工程就发生过这种情况。区分孤石与基岩的方法有:(1)根据岩石坚硬程度及风化分带来判断。形成孤石的岩石通常都是坚硬的岩石,本身风化程度较低(多为中—微风化),无风化分带现象;而基岩有风化分带现象,从上到下风化现象逐渐减弱。(2)根据钻机的工作状态(响声及跳动)来判断。由于本区基岩都为硬岩类,在基岩与孤石中钻进,钻机都会产生响声及轻微跳动。但是,因基岩与孤石比较,其结构完整性相对较好,而且孤石硬度一般都比强风化基岩要高,所以在基岩中钻进,其响声和跳动较孤石中钻进要小。(3)根据钻头进尺的均匀性来判断。由于孤石结构(大小、数量及胶结紧密程度)的不均一性,在孤石层中钻进进尺速度快慢不一、变化较大,而在基岩中钻进进尺速度相对均匀。(4)根据地质、地貌资料判断。孤石的成因一是墜积物,分布于陡崖或海蚀崖的坡脚;二是洪积物,分布于较大沟谷出口处的洪积扇底部,可以通过调查场地周边的地质、地貌、遥感资料来获取相关信息。2.3强风化带的形成原因及解决方法在某些场地勘察及桩基施工时,钻头进入中等风化岩石数小时后,在同类岩石中钻进速率反而明显变快,也就是表明桩端岩石由中等风化岩变为强风化岩。造成这些问题主要有以下几方面的原因:(1)地质构造原因。由于强风化带实际就是构造裂隙发育带,而构造裂隙并非同等发育、均匀分布的,而是成群、成带分布,当钻孔通过这些不同的裂隙带时,就造成了不同风化程度岩石的反复出现。(2)花岗岩的球状风化原因。本区花岗岩露头常见大小不一坚硬的花岗岩球状体,钻孔内强风化花岗岩中有时也见到微风化花岗岩岩球。解决的方法是:(1)在岩土工程勘察阶段,控制孔深度应适当加深,查明预计桩端以下3~5m以内有无裂隙发育带及断层的分布。(2)球状风化主要发育在花岗岩强风化带内,其特征是球状体主要由微风化花岗岩组成,岩石较新鲜,其大小一般在1~3m,内部无风化裂隙,无风化分带现象。2.4桥桩与基岩顶面建设本区基岩顶面坡度较大,并常呈不规则波状起伏,工程勘察中很难控制其变化。例如某沿海高架桥桥桩施工中,发现38#~39#桥墩入岩深度比附近勘察钻孔深度要浅7~14m,个别桥桩竟相差20m左右。通过查阅工程勘察原始资料,以及桥桩施工现场调查后发现,该处基岩顶面起伏较大,第四系中更新统之下有一个被掩埋的岩礁,所施工的38#~39#桥桩都位于该岩礁之上;该岩礁中部还有一深槽,基岩顶面相差近20m的勘察钻孔ZK20正好位于深槽之中(见图2)。此类岩土工程问题,仅仅依靠钻探手段很难查明,必须采用工程物探方法,如地震波法、电法(电阻率测深、电阻率剖面等)、电磁法(频率测深等),海域还可采用声学探测法(浅地层剖面仪、双频探测仪)等地球物理探测方法,配合钻探来查明其变化规律。2.5桩身持力层岩性不均匀在静压法预应力管桩施工时,有时发现同一场地、同一建筑物的管桩压桩力及桩长相差很大。例如:某住宅小区1#楼同一承台的171#、172#桩(桩距1.75m),桩长皆为44m,但压桩力分别为2500kN及800KN,两者相差3倍以上。经施工勘察与分析研究发现,其原因是由于场地地质条件复杂,桩端持力层岩性不均匀,其中夹有软弱层所致。从平面上来看,压桩力平面等值线图(浙江宏宇工程勘察设计有限公司,cz-c-11地块岩土工程及桩基施工问题分析,2010年8月)反映,软弱层长轴方向近东西向,与地层走向及海岸线方向一致,长度一般在20m以内,厚1m以内,呈透镜状断续或零星分布,由于其规模小,详勘钻孔的孔距(30m左右)很难准确控制其位置及分布。从剖面上来看,持力层内压桩力曲线的变化有两种类型:一种为递变式渐增型,如图3(a);另一种为跳跃式突变型,如图3(b),后者反映持力层岩性不均匀,其中夹有一些薄的软弱层。解决方法:(1)适当增加勘察钻孔(孔距不宜大于20m),并增加取土孔及取样数量,取土孔数量宜增加至全部勘察钻孔的1/2,每幢建筑物桩端持力层样品数量不得少于6个。(2)增加原位测试(静力触探)孔数量,每幢建筑物不少于1个。(3)加强管理,提高现场原始编录水平,对于厚度≥0.5m的软弱夹层,一定要单独分层、取样;厚度<0.5m的软弱夹层,也应准确记录其位置。3基岩地层及工程地质条件(1)舟山地区特殊的地质、地貌、沉积环境条件,决定了第四纪沉积物的特点和分布,岩土工程勘察人员必须掌握相关知识,针对工程勘察中的困难和疑点,采用相应有效的勘察方法和手段,圆满完成勘察工作。(2)本区工程勘察中常见不同风化程度岩石的区分、孤石与基岩的判别,主要通过现场仔细观察岩芯、岩屑,以及钻机工作状态,运用多种简易方法进行综合判断;大型、重要工程应当配合波速测试和岩石强度测定来划分岩体风化分带。基岩埋深及变化,可采用地震勘察、电法勘察,海域中还可采用声波勘察等工程物探方法,结合钻探查明。对于地质条件复杂,持力层岩性不均匀,其中存在规模较小、数量较多的软弱夹层的场地,应适当加密孔距,增加取土孔和取土样数量,并配合静力触探等原位测试。(3)鉴于现在一般工程建设项目大多数取消初步勘察阶段,直接进行详细勘察,勘察工作时宜根据建设工程特点及工程地质条件,首先布置一条或数